Για να αντιμετωπιστεί αυτό το πρόβλημα, οι ερευνητές έχουν δοκιμάσει μια ποικιλία τεχνικών θεραπείας επιφάνειας. Μεταξύ αυτών, το Laser Shock Peening (LSP) έχει προσελκύσει μεγάλη προσοχή λόγω της εξαιρετικής ακεραιότητας της επιφάνειας. Ένας μεγάλος αριθμός μελετών έχουν δείξει ότι παρόλο που η ακτινοβολία με το σοκ λέιζερ έχει επιτύχει αξιοσημείωτα αποτελέσματα στη βελτίωση των ιδιοτήτων κόπωσης και τριβής των κραμάτων τιτανίου, η επίδραση στις ιδιότητες φθοράς και οι σχετικοί μηχανισμοί ενίσχυσης εξακολουθούν να χρειάζονται σε εξερεύνηση βάθους.
Σε αυτό το έργο, οι συγγραφείς μελέτησαν συστηματικά τις μηχανικές ιδιότητες κλίσης, τη μορφολογία της επιφάνειας, τη διάχυση της ενέργειας, την εξέλιξη της μικροδομής και τη συμπεριφορά εξάρθρωσης των κραμάτων τιτανίου πριν και μετά από δοκιμές τριβής χρησιμοποιώντας μια ποικιλία μικροσκοπικών τεχνικών και μεθόδων ανάλυσης ενέργειας.
Τα αποτελέσματα της έρευνας δείχνουν ότι η εξαιρετική αντοχή στη φθορά των κραμάτων τιτανίου προέρχεται από το συνεργιστικό αποτέλεσμα του επιφανειακού στρώματος, το υπολειμματικό συμπιεστικό στρες και την εξέλιξη της βαθμίδωσης νανοκρυσταλλικής - άμορφης δομής. Αυτοί οι παράγοντες αναστέλλουν αποτελεσματικά την απομάκρυνση του υλικού της μήτρας και μπορούν να προσαρμοστούν σε μεγάλα πλαστικά στελέχη υπό συνθήκες ολίσθησης.
Συγκεκριμένα, το LSP επιτρέπει στο κράμα TC6 να έχει εξαιρετικές ιδιότητες φθοράς - και ο ρυθμός φθοράς μειώνεται κατά 51,9% απευθείας. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας τριβής, οι νανοκρυστάλλοι κλίσης προάγουν τον σχηματισμό νανοκρυσταλλικών - άμορφων δομών και η αλληλεπίδραση μεταξύ αυτής της δομής και του σκληρού στρώματος βελτιώνει περαιτέρω την απόδοση.
Μετά τη θεραπεία LSP, η διασταυρούμενη μορφολογία του κράματος TC6 δείχνει ελάχιστη πλαστική παραμόρφωση και χωρίς προφανή ελαττώματα. Ένα σκληρυμένο στρώμα περίπου 260 μm βάθος και ένα υπολειπόμενο στρώμα συμπιεστικής τάσης περίπου 1780μm βάθος σχηματίζεται στην επιφάνεια. Σε σύγκριση με το μη επεξεργασμένο δείγμα, η μέγιστη σκληρότητα του Vickers του δείγματος που υποβλήθηκε σε LSP αυξάνεται κατά περίπου 12,8%και η μέγιστη υπολειμματική συμπιεστική τάση φθάνει 672,47MPa.
Το LSP προκαλεί το σχηματισμό μιας μικροδομής κλίσης, συμπεριλαμβανομένου ενός νανοκρυσταλλικού στρώματος και των υπο -κόκκων σε βάθος περίπου 5 μm και μιας υπο -δομής με εξάρθρωση υψηλής πυκνότητας σε βάθος περίπου 50μm. Η βελτίωση των κόκκων της φάσης και της φάσης προκαλείται από την κίνηση εξάρθρωσης, όπως ο πολλαπλασιασμός της εξάρθρωσης, η εμπλοκή, η εισαγωγή, η αναδιάταξη και η εξόντωση.
Επιπλέον, το LSP μειώνει ελαφρώς τον συντελεστή τριβής του δείγματος. Η ανάλυση της δύναμης τριβής - μετατόπιση - διάγραμμα φορτίου, διαλυμένη ενέργεια ενέργειας και επιφανειακής φθοράς δείχνει ότι το LSP δεν αλλάζει την περιοχή ολίσθησης ή τη συνολική ενέργεια του συστήματος, αλλά μειώνει το μέγεθος των κοιλοτήτων και τα θραύσματα φθοράς. Τα μικρότερα υπολείμματα φθοράς είναι χρήσιμα για τη δημιουργία ενός πυκνού συμπιεσμένου στρώματος, το οποίο μπορεί να προστατεύσει το φρεάτιο της μήτρας.
Σε σύγκριση με το μη επεξεργασμένο δείγμα, το βάθος του λάκκου του δείγματος που δεν έχει υποβληθεί σε LSP μειώνεται από 10,8 μm σε 8,5 μm, ο ρυθμός φθοράς μειώνεται από 51,9%.
Συνοπτικά, η ακτινοβολία σοκ λέιζερ δημιουργεί εξαιρετική φθορά - ανθεκτικές ιδιότητες των κραμάτων τιτανίου προκαλώντας σταθερές νανοκρυστάλλους κλίσης, παρέχοντας νέες ιδέες για τον στοχευμένο σχεδιασμό βελτιστοποίησης της επιφανειακής μικροδομής των κραμάτων τιτανίου και συμβάλλοντας σημαντικά στην ανάπτυξη αεροκινητήρων και άλλων πεδίων.